DE102010056388A1

DE102010056388A1 - Fahrzeug mit einem Blattfederelement zur Federung des Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102010056388A1
Application number: DE102010056388A
Authority: DE
Inventors: Dirk EHRLICH; Richard STARCK; Dr. Held Veit
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2012-06-28
Also published as: CN102555721A; US20120161411A1; CN102555721B; GB201120859D0; GB2486940A; US8632078B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, mit einem Fahrzeugrahmen, mit einem Blattfederelement zur Federung des Fahrzeugs, welches an dem Fahrzeugrahmen mittels zweier Lagerstellen gelagert ist, welche derart ausgebildet sind, eine Federrate und/oder einer Standhöhe des Blattfederelements verstellbar einzustellen, wobei das Blattfederelement an einem Rahmen des Fahrzeugs mittels zweier Lagerstellen gelagert ist und wobei die Lagerstellen zum Einstellen einer Federrate und/oder einer Standhöhe des Blattfederelements verstellbar ausgebildet sind.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Blattfederelement zur Federung des Fahrzeugs.
TECHNISCHER HINTERGRUND
In der DE 195 42 108 A1 ist eine Einzelradaufhängung für die Räder eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Die dort beschriebene Einzelradaufhängung weist eine sich von Rad zu Rad erstreckende Querblattfeder auf, deren freie Enden jeweils über Kugelgelenke an Radträgern der Räder angelenkt sind. Die Querblattfeder ist über zwei symmetrische, außerachsmittig angeordnete Lagerstellen am Fahrzeugaufbau abgestützt. Ferner wird die Querblattfeder in der vertikalen Richtung, also in Hochrichtung abgestützt durch ein achsmittig an ihr angreifendes, niveauregelndes Stellglied, das selbst nicht-federnd ausgebildet ist. Das dort beschriebene Stellglied lässt nur eine begrenzte Niveauregulierung zu.
Außerdem ist in der DE 36 37 281 A1 ein an einem Rahmen eines Fahrgestells befestigter Federbock beschrieben. Der Federbock ist mit in Längsrichtung einer abzustützenden Blattfeder zueinander beabstandet angeordneten elastischen Auflagern ausgestattet. Die Auflager wirken mit einem Federende der Blattfeder zusammen.
Weiter ist in der DE 31 05 383 A1 eine progressiv wirkende Federung für Fahrzeuge beschrieben, bei der sich die Federhärte von Blattfederpaketen der jeweiligen Belastung selbständig anpasst. Ein Blattfederpakte besteht hier aus einem am Fahrzeugrahmen gelagerten Führungsblatt und einem unterhalb diesem angeordneten Federblatt größerer Breite. Weiter sind Stützpaare mit Abwälzflächen an dem Fahrzeug befestigt. In unbelastetem oder bereits belastetem Zustand des Fahrzeugs findet keine Berührung des Blattfederpaktes mit den Abwälzflächen statt. Bei einem Anstieg der Belastung wälzt sich das Federblatt auf den Abwälzflächen der beiden Stützpaare ab, wobei die wirksame Federlänge des Federblatts verkürzt wird und sich die Federung versteift. Solche Blattfederpaare benötigen zusätzlichen Bauraum.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug mit einer verbesserten Federung bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Demgemäß ist ein Fahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, vorgesehen, mit einem Fahrzeugrahmen, mit einem Blattfederelement zur Federung des Fahrzeugs, welches an dem Fahrzeugrahmen mittels zweier Lagerstellen gelagert ist, welche derart ausgebildet sind, eine Federrate und/oder einer Standhöhe des Blattfederelements verstellbar einzustellen, wobei das Blattfederelement an einem Rahmen des Fahrzeugs mittels zweier Lagerstellen gelagert ist und wobei die Lagerstellen zum Einstellen einer Federrate und/oder einer Standhöhe des Blattfederelements verstellbar ausgebildet sind.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, die Lagerstellen eines Blattfederelements einer Radaufhängung beweglich zu gestalten. Dadurch kann die Federrate und/oder die Standhöhe des Blattfederelements eingestellt und variiert werden, beispielsweise abhängig von wenigstens einem Faktor, wie beispielsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Fahrzeugbeladung, der Fahrzeugcharakteristik (Sport, Basis, Komfort) usw.
Das Blattfederelement kann ein Querblattfederelement sein, welches an einer Fahrzeugachse, beispielsweise der Hinterachse, für eine hintere Radaufhängung eingesetzt wird. Bisher werden Spiralfedern oder Luftfedern eingesetzt. Spiralfedern benötigen jedoch zusätzlichen Bauraum. Luftfedern sind wiederum teuer und haben sich daher nur bei Fahrzeugen in der Oberklasse durchgesetzt.
Durch den Einsatz eines erfindungsgemäßen Blattfederelements, wie z. B. eines Querblattfederelements, wird weniger Bauraum als beim Einsatz einer herkömmlicherweise verwendeten Spiralfeder benötigt.
In Ausführungsformen der Erfindung ist die Standhöhe des Blattfederelements einstellbar ausgebildet, um z. B. unterschiedliche Beladungszustände ausgleichen zu können oder um das Fahrzeug geschwindigkeitsabhängig höher, beispielsweise bei Schlechtwegstrecken, oder tiefer, beispielsweise bei Autobahnfahrten, einzustellen.
Mit einem einstellbaren Blattfederelement kann in vorteilhafter Weise auf unterschiedliche Beladungsbedingungen bei einem Fahrzeug reagiert werden. So kann die Feder bei zunehmender Beladung steifer gestellt und die Aufbaueigenfrequenz konstant gehalten werden. Damit kann auf unterschiedliche Beladungsbedingungen reagiert werden. Somit kann beispielsweise eine gewünschte härtere Federkennlinie erzeugt werden. Die Federrate kann auch unabhängig davon beispielsweise weicher oder steifer eingestellt werden, je nach Funktion und Einsatzzweck.
Weiterhin ist es mit einer Höhenverstellung möglich, das beladene Fahrzeug wieder in eine Ausgangsposition zu bringen oder z. B. bei einer Autobahnfahrt das Fahrzeug abzusenken, um den Luftwiderstand und damit den Kraftstoffverbrauch zu senken. Die Federrate und/oder die Höhenverstellung können gezielt angepasst werden, um einen gewünschten Fahrzeugcharakter zu erzielen, z. B. eine Sportabstimmung oder eine Komfortabstimmung des Fahrzeugs. So kann die Höheneinstellung des Fahrzeugs beispielsweise beladungs- und/oder geschwindigkeitsabhängig erfolgen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die Lagerstellen in horizontaler Richtung bezogen auf das Fahrzeug bewegbar ausgebildet. Die Lagerstellen sind insbesondere unabhängig voneinander in horizontaler Richtung bezogen auf das Fahrzeug bewegbar, insbesondere zueinander und auseinander, ausgebildet sind. Dadurch kann je nach Bedarf die Federrate und die Standhöhe des Blattfederelements gezielt eingestellt werden und das Blattfederelement z. B. weich oder hart eingestellt werden.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die Lagerstellen bezogen auf das Fahrzeug gemeinsam oder unabhängig voneinander in einer vertikalen Richtung bewegbar ausgebildet sind. Hierdurch kann die Standhöhe des Blattfederelements eingestellt oder variiert werden.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die Lagerstellen unter einem Winkel zu einer Horizontalen bezogen auf das Fahrzeug bewegbar. Die Lagerstellen sind insbesondere unabhängig voneinander, insbesondere unter dem Winkel zu der Horizontalen zueinander oder auseinander bewegbar, ausgebildet sind. Damit kann ebenfalls die Federrate und die Standhöhe des Blattfederelements eingestellt werden.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist ein Antrieb vorgesehen, über welchen jede der Lagerstelle einzeln oder zumindest zwei Lagerstelle gemeinsam bewegbar ausgebildet sind. Ein gemeinsamer Antrieb hat den Vorteil, dass er besonders kostengünstig ist. Ein jeweils eigener Antrieb für jede Lagerstelle erlaubt wiederum, die Lagerstelle unabhängig von der anderen Lagerstelle zu bewegen und einzustellen.
In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform ist jede der Lagerstellen in horizontaler Richtung bezogen auf das Fahrzeug über einen eigenen Antrieb bewegbar ausgebildet. Des Weiteren sind die Lagerstellen in vertikaler Richtung bezogen auf das Fahrzeug über einen zusätzlichen gemeinsamen Antrieb bewegbar ausgebildet. Dadurch kann die Federrate und die Standhöhe des Blattfederelements besonders differenziert eingestellt werden.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform weist wenigstens ein Antrieb ein Wattgestänge auf. Das Wattgestänge ist mit den Lagerstellen über Stangen gelenkig verbunden. Dadurch können beispielsweise zwei Lagerstellen mit einem Antrieb über das Wattgestänge bewegt werden.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform weist wenigstens ein Antrieb einen Seilzug auf. Der Seilzug ist zum Bewegen der Lagerstellen mit einer oder beiden Lagerstellen verbunden. Der Seilzug ermöglicht, dass beide Lagerstellen über einen Antrieb mit dem Seilzug bewegt werden können.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist eine Lagerstelle mit einem Rückstellfederelement gekoppelt. Im Falle eines Ausfalls eines Antriebs für die Lagerstelle kann dieses Rückstellfederelement die Lagerstelle dann in eine definierte Position bewegen und damit eine höhere Ausfallsicherheit gewährleisten.
In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Federrate und/oder die Einstellung der Standhöhe des Blattfederelements (Höhenverstellung) geschwindigkeitsabhängig und/oder beladungsabhängig einstellbar. Dadurch kann beispielsweise bei hoher Geschwindigkeit, z. B. auf einer Autobahn, die Standhöhe des Blattfederelements verkleinert werden, so dass der Fahrzeugboden näher in Richtung Fahrbahnbelag verschoben wird, wodurch die Straßenlage verbessert und der Kraftstoffverbrauch reduziert werden kann. Bei einem stark beladenen Fahrzeug, kann z. B. die Federrate so eingestellt werden, dass das Blattfederelement beispielsweise steifer ist.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform weist wenigstens eine Lagerstelle eine Federauflage auf, welche zum Verändern der Progressivität der Federkennlinie des Blattfederelements ausgebildet ist. Die Federauflage kann beispielsweise als Rolle ausgebildet sein. Die Federauflage kann vorzugsweise aus einem elastischen Material bestehen oder dieses aufweisen, insbesondere Hartgummi bzw. Gummi und/oder Polyurethan.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform besteht das Blattfederelement aus Metall, einer Metalllegierung und/oder aus Kunststoff, insbesondere glasfaserverstärktem Kunststoff oder kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff. Typischerweise ist das Blattfederelement als ein Querblattfederelement oder als ein Längsblattfederelement ausgebildet.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
INHALTSANGABE DER ZEICHNUNG
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
1 eine schematische Ansicht eines einlagigen Blattfederelements und seiner Lagerung;
2 das Blattfederelement gemäß 1, wobei die Federrate c des Blattfederelements geändert ist;
3 eine schematische Ansicht eines Blattfederelements mit einer Lagerung, welche zu einem Anstieg der Federrate c' unter einer Last F' führt;
4 eine schematische Ansicht der Verstellung einer Federlauflage eines Blattfederelements gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
5 eine schematische Ansicht der Verstellung einer Federlauflage eines Blattfederelements gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
6 eine schematische Ansicht der Verstellung einer Federlauflage eines Blattfederelements gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
7 eine schematische Ansicht der Verstellung einer Federlauflage eines Blattfederelements gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
8 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Antriebs mit einem Wattgestänge, zum Bewegen von Lagerstellen eines Blattfederelements; und
9 eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Antriebs mit einem Seilzug, zum Bewegen von Lagerstellen eines Blattfederelements.
Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten – sofern nichts Anderes ausführt ist -jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
1 zeigt eine schematische Ansicht eines einlagigen Blattfederelements 1, welches eine konstante Federrate oder Federsteifigkeit c aufweist. Das Federelement 1 weist dabei zwei Lagerstellen 2, 3 auf, welche einen Abstand 1 voneinander aufweisen. Das eine freie Ende des Blattfederelements 1 bildet dabei mit der zugehörigen Lagerstelle 2 einen Hebelarm a, wobei das freie Ende des Blattfederelements 1 um eine Strecke ν verschoben wird, wenn eine Kraft F an dem freien Ende des Blattfederelements 1 angreift. Die Federrate oder Federsteifigkeit c des Blattfederelements 1 ist abhängig vom Elastizitätsmodul E, dem Widerstandsmoment I, der Hebellänge a und der Stützbasis l.
Es gilt:
2 zeigt das Blattfederelement 1 gemäß 1, wobei die die Blattfedersteifigkeit c des Blattfederelements geändert ist.
Gemäß Ausführungsformen der Erfindung wird ein Blattfederelement 1 mit einer progressiven Federkennlinie bereitgestellt.
Bei bisherigen Blattfedern wird eine progressive Federkennlinie mit zusätzlichen Federlagen erzielt, welche sich über den Federweg zuschalten. Das erhöht jedoch die Masse der Feder und bringt zusätzliche Kosten mit sich. Veiterhin wird die Feder dicker, was einen größeren Bauraum erfordert, und aufwändiger ist in der Herstellung und Montage.
Daher ist gemäß Ausführungsformen der Erfindung die Federauflage des Blattfederelements 1 so gestaltet, dass sich der wirksame Hebelarm a über den Einfederweg verkürzt und somit die Federrate c erhöht.
Um die Blattfedersteifigkeit des Blattfederelements 1 zu verändern wird die Hebellänge a in a' und die Stützweite l in l' geändert. D. h. die Hebellänge a wird verkleinert und die Stützweite l wird vergrößert. Dadurch ergibt sich eine größere Federsteifigkeit c'.
Es gilt:
mit a' < a und l' > l daraus ergibt sich c' > c
3 zeigt die Lagerung eines Blattfederelements 1, welche zu einem Anstieg der Federrate c' unter der Last F' führt.
Die Progressivität der Federkennlinie kann mit der Form der Federauflage 4 verändert werden.
Die Federauflage 4 ist beispielsweise mit einem elastischen Material wie Gummi, Polyurethan (PU) oder einem ähnlichen, elastischen oder isolierenden Werkstoff beschichtet, um eine Geräuschübertragung in einen Fahrzeuginnenraum möglichst gering zu halten.
Als Federwerkstoff für das Blattfederelement 1 kann beispielsweise Metall, z. B. Federstahl, und/oder Kunststoff, z. B. glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK), kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) usw., eingesetzt werden. Kunststoff hat den Vorteil, dass er ein besonders geringes Gewicht aufweist.
Gegebenenfalls kann die Federauflage 4 zusätzlich vor Ansammlung von Schmutz und kleinen Steinen geschützt ausgebildet sein.
Der Einbau des Blattfederelements 1 kann sowohl quer im Fahrzeug erfolgen, d. h. als Querblattfederelement, oder längs im Fahrzeug eingebaut sein, d. h. als Längsblattfederelement.
Das Blattfederelement 1 kann beispielsweise in einer Verbundlenkerachse vorgesehen werden oder auch in einem anderen Achssysteme wie z. B. einer 4-Lenkerachse, einer 5-Lenkerachse, oder einer Linked H-Arm-Achse.
Wie im nachfolgenden anhand der Ausführungsbeispiele in den 4 bis 9 gezeigt ist, ist gemäß der Erfindung die Lagerstelle 2, 3 oder die Federauflage 4 der Lagerstelle 2, 3 des Blattfederelements 1 verstellbar gestaltet.
Ausführungsformen der Erfindung können so die zuvor beschriebenen Ziele erreichen. Das in den 4 bis 9 gezeigte Blattfederelement 1 ist Teil einer Radaufhängung für Räder 5 eines Fahrzeugs 6, beispielsweise für die Hinter- oder Vorderräder. Das Blattfederelement 1 ist dabei beispielsweise quer zur Längsachse des Fahrzeugs 6 eingebaut und fungiert als Querblattfederelement. Ebenso kann das Blattfederelement aber auch längs in dem Fahrzeug 6 eingebaut sein und als Längsblattfederelement fungieren (nicht dargestellt). Die Darstellung in den 4 bis 9 ist stark vereinfacht und rein schematisch. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde die Verbindung oder Kopplung des Blattfederelements 1 mit dem jeweiligen Rad 5 nicht dargestellt.
4 zeigt eine schematische Ansicht eines Blattfederelements 1, welches Teil einer Radaufhängung für Räder 5 eines Fahrzeugs 6 ist. Das Blattfederelement 1, hier z. B. ein Querblattfederelement, weist zwei Lagerstellen 2, 3 auf, mit denen das Blattfederelement am Fahrzeug gelagert ist. Jede Lagerstelle 2, 3 weist eine Federauflage für das Blattfederelement 1 auf.
Bei dieser ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die beiden Lagerstellen 2, 3 des Blattfederelements 1 in horizontaler Richtung bezogen auf das Fahrzeug verschiebbar ausgebildet. Die Lagerstellen 2, 3 werden in entgegen gesetzter Richtung verschoben, d. h. die Lagerstellen können auseinander oder zusammengeschoben werden, wie mit Pfeilen X in 3 angedeutet ist. Durch die Verschiebung der Lagerstellen 2, 3 und damit deren Federauflagen für das Blattfederelement in horizontaler und entgegen gesetzter Richtung kann die Änderung der Standhöhe des Aufbaus und die Aufbaueigenfrequenz, d. h. die Steifigkeit der Feder, gekoppelt werden.
Die Verschiebung der Lagerstellen 2, 3 und ihrer Federlager kann z. B. mit den nachfolgenden in den 8 und 9 gezeigten Antriebsvarianten realisiert werden. So können bei der ersten Ausführungsform, wie in dem Ausführungsbeispiel in 4 gezeigt ist, die Lagerstellen 2, 3 und ihre Federlager mit zwei Antrieben bewegt werden oder mit einem Antrieb mit einem Wattgestänge und/oder einem Seilzug.
5 zeigt ebenfalls eine schematische Ansicht eines Blattfederelements 1, beispielsweise ein Querblattfederelement, welches Teil einer Radaufhängung von Rädern 5 eines Fahrzeugs 6 ist. Dabei sind zwei Lagerstellen 2, 3 vorgesehen, mit denen das Blattfederelement 1 am Fahrzeug 6 gelagert ist.
Bei der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die beiden Lagerstellen 2, 3 des Blattfederelements 1 in vertikaler Richtung bezogen auf das Fahrzeug verschiebbar ausgebildet, wie mit dem Pfeil Y in 5 angedeutet ist. Die Lagerstellen 2, 3 sind beispielsweise miteinander verbunden und werden in gleichsinniger Richtung bzw. gleicher Richtung verschoben. Das bedeutet, dass die Lagerstellen 2, 3 zusammen in vertikaler Richtung nach oben und nach unten verstellbar ausgebildet sind, wie in 5 mit dem Pfeil Y gezeigt ist. Damit wird die Standhöhe des Aufbaus des Fahrzeugs 6 geändert.
Die Verschiebung der Lagerstellen 2, 3 und deren Federlager bei der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform kann z. B. durch einen Antrieb erfolgen.
6 zeigt eine schematische Ansicht eines weiteren Blattfederelements 1, beispielsweise ein Querblattfederelement, welches zwei Lagerstellen 2, 3 aufweist, mit denen das Blattfederelement 1 am Fahrzeug 6 gelagert und mit Rädern 5 des Fahrzeugs verbunden oder gekoppelt ist.
In der dritten Ausführungsform der Erfindung sind die Lagerstellen 2, 3 des Blattfederelements 1 in gleichsinniger und vertikaler Richtung bezogen auf das Fahrzeug verstellbar ausgebildet, wie mit einem Pfeil Y in 6 angedeutet ist. Mit anderen Worten, die Lagerstellen 2, 3, sind miteinander verbunden und sind senkrecht zum Fahrzeug verschiebbar ausgebildet.
Davon unabhängige sind die Lagerstellen 2, 3 des Blattfederelements 1 außerdem in horizontaler Richtung bezogen auf das Fahrzeug und dabei in entgegen gesetzter Richtung verschiebbar ausgebildet, wie mit Pfeilen X in 6 angedeutet ist.
Hierdurch können die Standhöhe des Aufbaus und die Aufbaueigenfrequenz unabhängig von einander beeinflusst werden.
Die Verschiebung der Lagerstellen 2, 3 und deren Federlager 1 bei der dritten Ausführungsform der Erfindung kann z. B. durch drei Antriebe oder zwei Antriebe erfolgen, wobei beispielsweise im Falle von zwei Antrieben, einer oder beide Antriebe ein Wattgestänge und/oder einen Seilzug aufweisen können.
Ausführungsbeispiele für Antriebsvarianten mit einem Wattgestänge und einem Seilzug sind in den nachfolgenden 8 und 9 gezeigt.
7 zeigt eine schematische Ansicht eines anderen Blattfederelements 1, beispielsweise ein Querblattfederelement, welches zwei Lagerstellen 2, 3 aufweist, mit denen das Blattfederelement 1 am Fahrzeug gelagert und mit Rädern 5 verbunden oder gekoppelt ist.
Wie in der vierten Ausführungsform der Erfindung in 7 gezeigt ist, sind die Lagerstellen 2, 3 unter einem Winkel α verschieblich oder beweglich zu einer Horizontalen bezogen auf das Fahrzeug ausgebildet, wie in 7 mit Pfeilen X angedeutet ist, um eine Kopplung von Standhöhenänderung und Änderung der Aufbaueigenfrequenz zu erzielen.
Als Sonderfall kann der Winkel α so gewählt werden, dass nur die Aufbaueigenfrequenz beeinflusst wird.
Die Verschiebung der Lagerstellen 2, 3 und deren Federlager bei der vierten Ausführungsform der Erfindung kann z. B. durch zwei Antriebe oder einen Antriebe erfolgen. Im Falle von einem Antrieb, weist der Antrieb beispielsweise ein Wattgestänge und/oder einen Seilzug auf.
Der Antrieb oder die Antriebe, welche in der ersten, zweiten, dritten und vierten Ausführungsform eingesetzt werden, können beispielsweise elektromechanisch, pneumatisch und/oder hydraulisch erfolgen.
In 8 ist ein Beispiel eines Antriebs 7 mit einem Wattgestänge 8 gezeigt, zum Bewegen oder Verschieben zweier Lagerstellen 2, 3 und deren Federlager, welche ein Blattfederelement 1 lagern. Das Blattfederelement 1 ist mit zwei Rädern 5 eines Fahrzeugs 6 verbunden oder gekoppelt.
Bei einem Wattgestänge 8 wird die Bewegung eines Punktes auf einem Kreisbahnabschnitt in eine Bewegung auf einer Lemniskate umsetzt. In einigen Einsatzbereichen wird das Wattgestänge deshalb auch als Lemniskatenlenker bezeichnet. Für kleine Auslenkungen ist die Bahn der Lemniskate annähernd geradlinig.
Bei dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel, weist das Wattgestänge 8 eine erste und zweite Stange 9, 10 auf, die mit ihrem einen Ende jeweils mit einer zugeordneten Lagerstelle 2, 3 verbunden sind. Mit ihrem anderen Ende L1, L2 sind die beiden Stangen 9, 10 wiederum mit einer dritten oder mittleren Stange 11 drehbar verbunden. Die Endpunkte L1, L2 der ersten und zweiten Stange 9, 10 des Wattgestänges 8 bewegen sich auf einer Kreisbahn. Die mittlere Stange 11, welche mit den beiden Endpunkte L1, L2 der beiden Stangen 9, 10 verbunden ist, weist in der Mitte den Punkt L3 auf. Dieser Punkt L3 bewegt sich auf einer Lemniskate. Über das Wattgestänge 8 können die Lagerstellen 2, 3 und deren Federlager in horizontal und in entgegen gesetzter Richtung verschoben oder bewegt werden, wie mit den Pfeilen X in 8 angedeutet ist.
In 9 ist des Weiteren ein Beispiel eines Antriebs 7 mit einem Seilzug 12 gezeigt, zum Bewegen oder Verschieben zweier Lagerstellen 2, 3 und deren Federlager, welche ein Blattfederelement 1 lagern.
Wie in dem Ausführungsbeispiel in 9 gezeigt ist, lagern die beiden Lagerstellen 2, 3 und ihre Federlager ein Blattfederelement 1, welches mit zwei Rädern 5 eines Fahrzeugs 6 verbunden oder gekoppelt ist. Die Lagerstellen 2, 3 sind dabei jeweils mit dem Seilzug 12 verbunden, um horizontal und in entgegen gesetzter Richtung verschoben zu werden.
Bei der Antriebsvariante mit einem Seilzug 12 kann jede der Lagerstellen 2, 3 außerdem mit einem Rückzugsfederelement 13 gekoppelt ausgebildet sein. Die Rückzugsfederelemente 13 sind dabei derart angeordnet, dass die Federauflage des Blattfederelements 1 an der zugeordneten Lagerstelle 2, 3 bei Energieausfall in eine sinnvolle Rückfallposition geht. Diese Rückfallposition kann beispielsweise, wie in dem Ausführungsbeispiel in 9 gezeigt ist, die äußere Position (steife Feder) oder auch die innere Position (weiche Feder) des Blattfederelements sein (nicht dargestellt). Das jeweilige Rückzugsfederelement 13 in dem Ausführungsbeispiel in 9 ist derart mit der zugeordneten Lagerstelle 2, 3 gekoppelt, dass das Rückzugsfederelement 13 die Lagerstelle 2, 3 z. B., nach außen oder in eine äußere Position zieht, was ein steifes Blattfederelement 1 bereitstellt. Ebenso können die Rückzugsfederelemente 13 derart mit den Lagerstellen 2, 3 gekoppelt sein, so dass das Rückzugsfederelement 12 die zugeordnete Lagerstelle 2, 3 nach innen zieht oder in eine innere Position. In diesem Fall wird ein weiches Blattfederelement 1 bereitgestellt.
Die Verstellung oder Einstellung der Federrate des Blattfederelements 1, wie zuvor anhand der Ausführungsbeispiele in den 4 bis 9 beschrieben wurde, hat u. a. die folgenden Vorteil.
So kann die Verstellbarkeit der Federrate dazu benutzt werden, die Federrate mit zunehmender Beladung beispielsweise zu erhöhen. Somit kann eine gewünschte härtere Federkennlinie erzeugt werden.
Federn mit progressiver Federkennlinie werden seit längerem in LKWs und PKWs eingesetzt, um mit zunehmender Beladung des Fahrzeuges eine konstante Aufbaueigenfrequenz zu erzielen. Eine konstante Aufbaueigenfrequenz ist wichtig für den Fahrkomfort. So führt eine zu niedrige Eigenfrequenz von beispielsweise < 1 Hz zu Reiseübelkeit. Eine zu hohe Eigenfrequenz von beispielsweise > 1,8 Hz generiert wiederum hohe Beschleunigungen in Fahrzeug-Z-Richtung. Das Fahrzeug ist stuckrig und Fahrbahnunebenheiten werden auf die Insassen übertragen.
Bezüglich der Sicherheit kann eine zu hohe Eigenfrequenz von beispielsweise > 1,8 Hz das Rad oft von der Fahrbahn abheben lassen, wodurch das Rad keine Kräfte mehr übertragen kann. Dies ist sehr problematisch.
Heute werden daher Schraubenfedern mit progressiver Kennlinie in Tonnenform verwendet.
Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung einer Feder mit linearer Kennlinie und Aufschaltung einer Zusatzfeder. Der Kontakt mit der Zusatzfeder kann dabei jedoch von den Fahrzeuginsassen bemerkt und u. U. als unkomfortabel empfunden werden.
Eine weitere Möglichkeit der Erzielung einer progressiven Federkennlinie ist die Verwendung einer Luftfeder. Dieses System ist allerdings verhältnismäßig teuer und nur in Oberklasse-PKWs zu finden.
Ein Vorteil der Verstellung oder Einstellung der Federrate des Blattfederelements 1 ist, dass eine beladungs- und/oder geschwindigkeitsabhängige Höheneinstellung des Fahrzeuges 6 ermöglicht wird. Bei Beladung und/oder im Anhängerbetrieb sinkt das Fahrzeug ein und kann wieder hochgestellt werden. Das hat den Vorteil, dass ein höherer sog. Restfederweg bis zu einem Pufferblock erzielt werden kann. Hierdurch kann der Komfort erhöht werden. Das kann heute durch eine Luftfeder oder durch einen Nivomat-Stoßdämpfer erreicht werden. Eine Luftfeder ist jedoch teuer und ein Nivomat kann die Federrate nicht direkt beeinflussen.
Mit einer geschwindigkeitsabhängigen Höhenverstellung kann man außerdem z. B. auf der Autobahn das Fahrzeug 6 absenken, um den Luftwiderstand und damit den Kraftstoffverbrauch zu senken. Auf schlechter Straße kann das Fahrzeug angehoben werden, um eine höhere Bodenfreiheit zu erzielen.
Die vorgenannten Möglichkeiten können auch miteinander kombiniert angewendet werden, um den Fahrzeugcharakter gezielt zu verändern (z. B. Sport- oder Komfortabstimmung). Dabei kann die Federrate des Blattfederelements beispielsweise während des Fahrbetriebs mit einem oder mehreren Aktuatoren eingestellt oder variiert werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Federrate des Blattfederelements auch z. B. in einer Servicewerkstatt eingestellt werden, beispielsweise hart, bei einer sportlichen Fahrweise, mittel bei einer normalen Fahrweise und weich, wenn die Fahrt in dem Fahrzeug eher auf Komfort ausgerichtet sein soll.
Die Lagerstellen 2, 3 bzw. deren Federauflagen sind beispielsweise als Rollen ausgebildet. Diese Rollen sind z. B. mit einem dämpfenden Material wie Gummi, Polyurethan (PU) oder einem ähnlichen, isolierenden Werkstoff beschichtet, um eine Geräuschübertragung in einen Fahrzeuginnenraum so gering wie möglich zu halten.
Als Federwerkstoff für das Blattfederelement 1 kann Metall, wie beispielsweise Federstahl, und/oder Kunststoff, wie beispielsweise GFK, CFK usw. eingesetzt werden. Kunststoff hat hierbei den Vorteil eines geringen Gewichts. Das Blattfederelement kann als Querblattfederelement beispielsweise quer im Fahrzeug oder auch als Längsblattfederelement längs im Fahrzeug angeordnet sein.
Die Größe der Antriebe 7 zur Bewegung und Verstellung der Lagerstellen 2, 3 für das Blattfederelement 1 ist z. B. abhängig von der gewünschten Verstellgeschwindigkeit. Je höher die gewünschte Verstellgeschwindigkeit ist, desto größer ist die benötigte Leistung für die Antriebe zum Verstellen der Lagerstellen und damit zum Einstellen des Blattfederelements. Um die Leistungsaufnahme und damit die Belastung des elektrischen Bordnetzes, die Masse der Verstelleinheit und den benötigten Platzbedarf im Rahmen zu halten, kann z. B. eine geringe oder eher geringe Verstellgeschwindigkeit des Antriebs vorgesehen werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
Bezugszeichenliste

1: Blattfederelement
2: erste Lagerstelle
3: zweite Lagerstelle
4: Federauflage
5: Rad
6: Fahrzeug
7: Antrieb
8: Wattgestänge
9: erste Stange
10: zweite Stange
11: dritte Stange
12: Seilzug
13: Rückzugsfederelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19542108 A1 [0002]
DE 3637281 A1 [0003]
DE 3105383 A1 [0004]

Claims

Fahrzeug (6), insbesondere Personenkraftwagen (6), mit einem Fahrzeugrahmen, mit einem Blattfederelement (1) zur Federung des Fahrzeugs (6), welches an dem Fahrzeugrahmen mittels zweier Lagerstellen (2, 3) gelagert ist, welche derart ausgebildet sind, eine Federrate und/oder einer Standhöhe des Blattfederelements (1) verstellbar einzustellen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstellen (2, 3) bezogen auf das Fahrzeug in einer horizontalen Richtung und unabhängig voneinander verstellbar ausgebildet sind, wobei die Lagerstellen (2, 3) in der horizontalen Richtung zueinander und auseinander bewegbar sind.
Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstellen (2, 3) bezogen auf das Fahrzeug gemeinsam oder unabhängig voneinander in einer vertikalen Richtung bewegbar ausgebildet sind.
Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstellen (2, 3) bezogen auf das Fahrzeug unter einem Winkel (α) zu einer Horizontalen und unabhängig voneinander bewegbar sind, wobei die Lagerstellen (2, 3) unter dem Winkel (α) zu der Horizontalen bezogen auf das Fahrzeug zueinander oder auseinander bewegbar ausgebildet sind.
Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antrieb (7) vorgesehen ist, über welchen jede der Lagerstelle (2, 3) einzeln oder zumindest zwei Lagerstelle (2, 3) gemeinsam bewegbar ausgebildet sind.
Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Lagerstellen (2, 3) bezogen auf das Fahrzeug in horizontaler Richtung über einen eigenen Antrieb (7) bewegbar ausgebildet ist und dass die Lagerstellen (2, 3) bezogen auf das Fahrzeug in vertikaler Richtung über einen zusätzlichen gemeinsamen Antrieb (7) bewegbar ausgebildet sind.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Antrieb (7) ein Wattgestänge (8) aufweist, wobei das Wattgestänge (8) über Stangen (9, 10, 11) mit den Lagerstellen (2, 3) gelenkig verbunden ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Antrieb (7) einen Seilzug (12) aufweist, der zum Bewegen der Lagerstellen (2, 3) mit zumindest einer der beiden Lagerstellen (2, 3) verbunden ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Antrieb (7) als ein pneumatischer, elektromechanisch und/oder hydraulische Antrieb ausgebildet ist.
Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückstellfederelement (13) vorgesehen ist und dass wenigstens eine Lagerstelle (2, 3) mit dem Rückstellfederelement (13) gekoppelt ist.
Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blattfederelement (1) und die Lagerstellen (2, 3) derart ausgebildet sind, die Federrate und/oder die Standhöhe des Blattfederelements (1) abhängig von einer Fahrzeugcharakteristik, abhängig von einer Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder abhängig von einer Fahrzeugbeladung einzustellen.
Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Lagerstelle (2, 3) eine Federauflage (4) aufweist, welche zum Verändern der Progressivität der Federkennlinie des Blattfederelements (1) ausgebildet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Federauflage (4) als Rolle ausgebildet ist, wobei die Federauflage (4) vorzugsweise aus einem elastischen Material besteht, insbesondere aus Gummi und/oder Polyurethan.
Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blattfederelement (1) aus Metall, einer Metalllegierung und/oder aus Kunststoff, insbesondere glasfaserverstärktem Kunststoff oder kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, besteht.
Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blattfederelement (1) als ein Querblattfederelement oder ein Längsblattfederelement ausgebildet ist.